铅锌冶炼厂周边蔬菜对重金属的富集规律

铅锌冶炼厂周边蔬菜对重金属的富集规律

重金属通过植物收集，通过食物链集中在人类和动物体上，给人类和动物的健康带来疾病。现在，大多数矿工城市周围的农业土壤受到不同程度的重金属污染。在许多地方，粮食、蔬菜、水果和其他食物中的重金属含量超标，接近临界值。结果表明，典型的含铅含银行土壤的重金属污染具有明显的重金属复合污染特征，污染程度高于pb和d。本文对湖南省长沙市典型的铅酸铵生产区周围的重金属cu、zn、pb和cd进行了调查。目的是了解硫酸钠厂周围主要植物的重金属cu、zn、pb和cd污染。对研究区不同类型植物的重金属吸收和提取差异，为铅酸铵厂周边重金属污染土壤的安全使用提供参考，防止重金属通过食物链传输影响人类健康，为土壤环境质量标准的审查提供一定的参考。1材料和方法1.1土样的采集湖南省中部地区为典型的丘陵地区,属于亚热带湿润季风气候区,降水量丰富,蔬菜地土主要为红壤性土壤.蔬菜品种丰富,主要品种有30多种.为体现样本对比性,选取3个代表性的采样区:株洲冶炼厂围墙外菜地(S1),株洲钢厂家属区旁菜地(S2)以及湖南科技大学北围墙外菜地(S3,作为对照区),分别代表土壤重金属重度-极重度污染区、中度污染区和无-轻度污染区.蔬菜采集已经成熟,即将上市的蔬菜.土壤和蔬菜均采用混合样品,每个土壤混合样品由10个分样品组成,每个蔬菜样品根据形状大小由8~10株组成.采集蔬菜为黄瓜、南瓜、丝瓜、苦瓜、茄子、西红柿、辣椒、空心菜、苋菜、豆角、芋头、小葱等12个品种.将土样置于塑料袋运回实验室后,去除较大的植物根系,石块等杂物,自然风干,研磨过0.149mm目尼龙筛,封口塑料袋袋装待用.植物样品取回后,反复用自来水清洗干净,然后用去离子水冲洗3次,80℃下烘干后用植物粉碎机粉碎过0.25mm筛,封口塑料袋袋装待用.1.2主要设备和试剂电热恒温箱;微型植物粉碎机,中型电热式干燥箱;电子天平;AA300原子吸收光谱仪(美国PE公司).1.3原子吸收检测土壤样品用盐酸-硝酸-高氯酸消解,植物样品用硝酸-高氯酸消解,消解样品得待测液后,使用美国PE公司AA300原子吸收光谱仪测定Cu,Zn,Pb,Cd含量;植物重金属含量指单位鲜重含量.2结果与讨论2.1cd污染情况在对各采样区土壤样品重金属含量分析测定之后,得到各采样区土壤重金属含量如表1所示,土壤环境质量二级标准(pH<6.5)如表2所示.S1采样区Cu,Zn,Pb,Cd显著超标,分别超标5.2,6.2,30.5和360.6倍,为重度污染,尤其是Cd的污染极为严重;S2采样区Cu,Zn,Pb,Cd分别超标1.3,3.0,1.2和14.8倍,Cu和Pb为轻度污染,Zn为中度污染,Cd为重度污染;S3采样区中只有Cd略许超标,属无-轻度污染.对于Cu,Zn,Pb,Cd这4种元素,虽然同一采样区各自的污染等级有差异,但总体而言,这3个采样区应该说可以较好地反映土壤重金属污染明显程度不同的蔬菜对重金属的吸收和富集的对比情况.2.2重金属在不同种类蔬菜中的含量S1,S2和S3采样区蔬菜对重金属Cu,Zn,Pb,Cd的吸收情况及污染超标倍数如表3,表4和表5所示;蔬菜重金属限量标准如表6所示.在S1采样区,在所检测的蔬菜中,Cu均未超标,空心菜、苋菜、豆角、芋头和小葱中的Zn含量稍许超标,所有蔬菜中Pb和Cd含量严重超标;Pb含量超标100倍以上的依次有芋头(389.1倍)、苋菜(150.9倍)和空心菜(116.2倍),Cd含量超标100倍以上的依次有芋头(2948.9倍)、苋菜(818.2倍)、小葱(793.5倍)、空心菜(534.2倍)、辣椒(186.9倍)、茄子(184.3倍)、黄瓜(157.4倍)和苦瓜(137.3倍).在S2采样区,Cu只有空心菜中的含量稍许超标,苋菜、芋头和小葱中的Zn含量超标,所有蔬菜中Pb和Cd含量超标或严重超标;Pb含量超标100倍以上的依次有芋头(334.5倍)和小葱(288.3倍),Cd含量超标100倍以上的依次有芋头(1159.6倍)、苋菜(647.2倍)、小葱(573.5倍)、空心菜(337.4倍)、茄子(177.3倍)、辣椒(144.6倍)和苦瓜(127.6倍).在S3采样区,Cu均未超标,Zn除空心菜和小葱中含量稍许超标外,其它蔬菜中含量均未超标,茄子、空心菜、苋菜和小葱中Cd含量稍许超标,而所有蔬菜中Pb含量却超标比较比严重,Pb含量超标100倍以上的依次有芋头(174.8倍)、南瓜(134.5倍)和小葱(115.7倍).比较不同采样区蔬菜中重金属含量可以发现,不同种类蔬菜对同一重金属元素,同种蔬菜对不同重金属元素以及同种蔬菜对同一重金属元素在不同采样区的吸收存在一定差异,但一般表现为土壤中重金属含量越高,蔬菜中重金属含量超标也就越严重.同一重金属在不同蔬菜中含量大小相对秩序在不同采样区有比较一致的规律,但不同重金属呈现的规律有差异.重金属在S1,S2和S3采样区土壤中的含量依次递减,且差异明显,但不同采样区蔬菜中Cu和Zn含量差异却不明显;这可能与共元素的含量水平及抑制作用(一般含量越高,抑制作用就越强)有关.虽然Cu和Zn在不同采样区土壤中含量差异明显,但共存元素Pb和Cd在不同土壤间差异更为显著,从而表现出:虽然S1,S2和S3中Cu和Zn含量明显依次减小,但其蔬菜中的含量却无明显差异.另外,S3采样区土壤中Pb含量未超标,而蔬菜中的Pb含量却超标比较严重,这反映在南方酸性土壤地区把Pb的土壤质量标准定义为250mg/kg太过于宽松,这与有关文献报道相一致.2.3重金属在蔬菜中的富集系数蔬菜对重金属的富集系数反映蔬菜对重金属的富集能力,定义为蔬菜中重金属含量与土壤中相应重金属含量之比.研究不同种类蔬菜对重金属的富集系数,可以有效地指导重金属污染土壤的合理种植与利用,防止重金属通过食物链进入人体.本实验考察的不同种类蔬菜对重金属Cu,Zn,Pb,Cd的富系数如表7所示.从表7可以看出,不同蔬菜对同一重金属的富集系数在不同采样区有差异,但整体上存在一定的规律性;这种规律性与有关文献报道有一定的差异,这可能与铅锌冶炼厂周边蔬菜中重金属除了主要来源于土壤外,某些重金属通过大气沉降到叶面或果实上而产生直接吸收也很重要有关.蔬菜类对Cu的富集系数以叶菜类最大,瓜类最小;对Zn的富集系数以根类(以芋头为代表)最大,其次是葱类,茄果类最小;对Pb的富集系数以根类最大,其它种类蔬菜因采样区不同而有所不同;对Cd的富集系数多数表现为:根类>葱类>叶菜类>茄果类>瓜类>豆类.重金属在蔬菜中的富集系数在不同采样区存在较大的差异,除S2采样区的Zn和Cd以外,一般表现为土壤中重金属含量越高,富集系数越小;S2采样区的Zn的富集系数偏低而Cd的富集系数偏高,可能与该采样区土壤中Zn和Cd含量组合水平有关,由于Zn和Cd之间的联合作用,在这样一个含量组合水平上,Cd抑制Zn的吸收,而Zn却促进Cd的吸收.3重金属在不同种类蔬菜中的富集及分配规律(1)铅锌冶炼厂周边土壤重金属污染具有明显的Cu-Zn-Pb-Cd复合污染特征,并且以Pb,Cd污染最为严重;所有蔬菜中Pb和Cd含量严重超标;根类、葱类和叶菜类蔬菜中Zn含量有所超标,其它种类蔬菜一般未超标;蔬菜中的Cu含量未超标.(2)不同种类蔬菜对同一重金属元素,同种蔬菜对不同重金属元素以及同种蔬菜对同种重金属元素在不同采样区的吸收存在着一定差异;同一重金属在不同蔬菜中含量大小相对秩序在不同采样区有比较一致的规律性.(3)蔬菜类对Cu的富集系数以叶菜类最大,瓜类最小;对Zn的富